Excel在滚动轴承寿命校核中应用的研究

杜海彬

摘要：如何选择既经济又实用的滚动轴承，对于大批量生产机器具有重要的意义。计算滚动轴承寿命是常用方法，如何多次可重复的进行设计计算，提高计算效率，促进机械设计现代化水平的提高。该文将Excel引入到了机械设计中，详细论证了用Excel开发滚动轴承寿命校核技术文件的可行性及优势，这对于用Excel推动机械设计课程改革有重要作用，进而推动和提高职业教育现代化水平。

Abstract： How to choose economical and practical rolling bearings is of great significance for mass production machines. It is a common method to calculate the service life of rolling bearing. How to carry out design calculation repeatedly， improve calculation efficiency and promote the modernization level of mechanical design. In this paper， excel is introduced into mechanical design， and the feasibility and advantages of using Excel to develop the technical documents for checking the service life of rolling bearings are demonstrated in detail. It is important to promote the reform of mechanical design curriculum with Excel， and then promote and improve the modernization level of vocational education.

关键词：滚动轴承;寿命校核;Excel;课程改革

Key words： rolling bearing;life check;Excel;curriculum reform

0  引言

像齿轮传动、带传动、链传动等各种各样的传动要想实现，离不开齿轮、带轮、链轮等传动零件，而支撑这些传动零件的一般是轴类零件，一般为了减少轴类零件的磨损和提高传动效率，一般选择滚动轴承来支撑，主要是因为滚动轴承已经标准化、系列化，有专门的生产厂家可以进行大批量规模化生产，滚动轴承已经成為标准件且比较经济，因此应用面是非常广的。但可以实现同一目的不同型号的滚动轴承价钱是不同的。如何选择既能满足使用要求，又能保证经济的滚动轴承，这在大批量生产机器中，其经济效益表现的尤其明显。

如果对滚动轴承进行寿命计算，就可以实现选择既经济又合理的滚动轴承。而对滚动轴承寿命计算需要经常用到，那么如何提高设计计算效率，减低出错率，为快速解决这一问题，可将Excel引入到滚动轴承寿命计算中去。

而且《国家职业教育改革实施方案》中也指出“大幅提升新时代职业教育现代化水平”。如果将“Excel用于滚动轴承寿命计算”的案例，推广到《机械设计基础》课程中其它的传动设计计算中去，必将大幅提升该课程的实际应用价值，这也符合高职类学生培养注重知识应用的要求，也将推动该课程向现代化水平进行改革的进程。

1  将Excel应用到机械设计中优势分析

如何加速和提高机械设计现代化水平，经过我们多次实践，我们发现：将Excel应用到机械设计中有很大的优势。主要体现在下面几点：

首先Excel具有很强大的数据处理和计算的能力，包括常见的四则运算（加减乘除可分别用符号+-*/进行表示）、开方、平方（可以用^符号表示，比如a^2就表示a2，a^0.5就可表示）、三角函数（正选、余弦、正切等函数直接调用即可）等;其次Excel简单易学易用，一般学生在大一时都学习过计算机基础，而且计算机一级考试中也必考Excel的应用，所以一般学生都能操作Excel表格，而且很容易上手;还有就是Excel容易实现对开发好的文件进行保护，有时开发好技术文件后，在使用过程中发现，由于操作失误，修改了原来技术文件里的计算公式，这样就可能会造成计算错误，所以为避免这种情况的出现，有必要对开发好的技术文件进行保护。

2  Excel开发滚动轴承计算过程

接下来就以用Excel开发滚动轴承寿命校核文件为例进行详细的论证。

2.1 用Excel开发滚动轴承寿命校核文件方法

新建Excel文件，如何选中并右键单击“重命名”或单击“M”键，之后输入“滚动轴承寿命校核”，随后打开该文件。

①首先将A1至F1的单元格选中，选择工具栏中或右键单击选择“合并并居中”对选中的单元格进行合并，为了醒目将合并后的单元格选中选择工具栏中，将其填充成红色，并单击合并后的单元格输入“滚动轴承寿命校核”。开发设置完后如图1所示。

②计算轴承预期寿命。单击A2并输入“1、计算预期寿命”;在A3中输入“机器使用年限：”;在A4中输入“一年工作多少天：”;在A5中输入“一天工作几个小时：”;在A6中输入“[Lh]=”;分别将B3至B5填充成黄色，用该色表示因变量;将B6填充成紫色，并输入计算公式“=B3*B4*B5”，用该颜色表示因变量;分别在C3至C6中输入“年”、“天”、“h”、“h”，表示单位。开发设置完后如图2所示。

③计算轴承寿命。单击A7并输入“2、计算轴承寿命”;在A8中输入“寿命指数ε=”，之后选中A8单元格右键单击，选择“插入批注”，将“球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3”设置为批注内容，这样是为了后期使用方便，减少查资料时间，提高效率;分别在A9至A12中输入“轴的转速n=”、“预选轴承型号：”、“基本额定动载荷C=”、“当量动载荷P=”;在A13中输入“温度系数ft=”，将“温度系数表”设置为批注内容;在A14中输入“载荷系数fp=”，将“载荷系数表”设置为批注内容;在A15中输入“轴承寿命Lh=”;分别将B8至B14填充成黄色，其仍然表示自变量;在B15中输入计算公式“=（（10^6）*（B13*B11/（B14*B12））B8）/（60*B9）”，并将其填充成紫色，其仍然表示因变量;分别在C9、C11、C12、C15中输入单位“r/min”、“N”、“N”、“h”。开发设置完后如图3所示。

④校核轴承寿命。单击A16并输入“3、校核轴承寿命”;将A17至D17的单元格进行合并，（其操作方法及步骤可参考1））并将其填充成绿色，以后该色就表示判断，并输入判断函数“=IF（B15>B6，“轴承寿命满足要求”，“轴承寿命不够请重新进行选择”）”，该函数的含义是：如果能满足条件就显示“轴承寿命满足要求”，如果不满足条件就显示“轴承寿命不够请重新进行选择”，以作提示用。开发设置完后如图4所示。

2.2 技术文件保护

为避免开发出的技术文件里的计算公式及判断函数被别人修改，避免造成计算错误的出现，可以对开发出的文件进行保护。具体操作方法是：首先全选表格，之后同时按下Ctrl+1键，在弹出的对话框中选择“保护”按钮，将“锁定”前的√去掉，然后单击“确定”按钮;其次同时按下Ctrl+G键，在弹出的对话框中选择“定位条件”，选择“公式”，然后单击“确定”;最后同时按下Ctrl+1键，在弹出的对话框中选择“保护”按钮，将“锁定”前的√加上，然后单击“确定”按钮;单击工具栏中的“审阅”，之后单击“保护工作表”，输入密码后单击“确定”按钮，在弹出的对话框中再次输入密码，单击“确认”后，该开发的技术文件即可受到保护。保护后的技术文件只能改变黄色填充区域的数字，涉及到的计算公式及判断函数不允许进行修改。如果需要修改，需要单击工具栏中的“审阅”按钮，之后选择并单击“撤销工作表保护”按钮，并在弹出的对话框中输入正确的密码后才可以对文件进行保护撤销，之后才可以对文件中的计算公式进行编辑。

3  結论

根据上述开发过程可以发现，用Excel对滚动轴承寿命校核很容易实现，整个开发过程中仅用到简单的加减乘除及几次方这样的简单运算，总的来说比较简单。稍微复杂点的就是用到了判断语句，只要按照“=IF（B15>B6，“符合条件的结果”，“不符合条件的结果”）”这种格式套用即可实现，也不是很复杂。因此如果将Excel用于《机械设计基础》课程中的像带传动、链传动、齿轮传动等传动设计计算中也是一样，是容易实现的。因此，用Excel开发机械设计计算技术文件有很强的优势，可以归结为：①推动机械设计课程改革，将传动的手工计算转化成计算机电算，设计者开发设计计算过程中加深对相关知识的理解，能达到一次开发终身解决相关问题的能力。②用Excel进行电算，实现了快速、方便、可靠、高效的进行机械设计，对于推动新时代职业教育现代化水平具有重要的作用。③中国有句俗语“授人以鱼不如授人以渔”，我们将简单实用的解决问题的方法推广应用即是实现机械设计计算中的“授人以渔”。

参考文献：

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